Диссертация (1103447)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М.В. ЛОМОНОСОВАФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиГумеров Рустам АнриковичКОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕТЧАТЫХ ИРАЗВЕТВЛЕННЫХ МАКРОМОЛЕКУЛ В РАСТВОРЕИ НА МЕЖФАЗНОЙ ГРАНИЦЕСпециальность 02.00.06 – Высокомолекулярные соединенияДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата физико-математических наукНаучный руководитель –докторфизико-математическихнаук, профессорПотёмкин Игорь ИвановичМосква – 20172СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ ..............................................................................................................
4Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР .................................................................... 101.1 Микрогели ........................................................................................................ 101.1.1 Основные физические свойства.................................................................. 101.1.2 Стабилизационные свойства .......................................................................
141.2 Древовидные полимеры ................................................................................. 201.2.1 Особенности молекулярной архитектуры ................................................. 201.2.2 Поведение в растворе и на поверхности .................................................... 231.2.3 Сравнение древовидных полимеров с другими молекулярнымиобъектами ............................................................................................................... 271.3 Метод диссипативной динамики частиц ......................................................
28Выводы по главе 1 ................................................................................................. 33Глава 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОДИНОЧНЫХ МОЛЕКУЛ МИКРОГЕЛЯ ВРАСТВОРЕ И НА МЕЖФАЗНЫХ ГРАНИЦАХ ............................................... 352.1 Сопоставление параметров моделирования с физическими величинами. 352.2 Модели молекул микрогеля и параметры систем........................................ 382.3 Поведение в однокомпонентном растворителе ...........................................
412.4 Адсорбция на межфазной границе ................................................................ 442.5 Экспериментальные данные .......................................................................... 46Выводы по главе 2 ................................................................................................. 50Глава 3. ИЗУЧЕНИЕ СМЕШИВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ ВНУТРИМОЛЕКУЛ МИКРОГЕЛЯ НА ГРАНИЦАХ ДВУХ ЖИДКОСТЕЙ ...............
513.1 Модели молекул и параметры систем........................................................... 513.2 Эффект смешиваемости жидкостей .............................................................. 533.3 Влияние совместимости жидкостей на размеры микрогелей ....................
623.4 Сравнение результатов моделирования с теоретическими расчетами ...... 68Выводы по главе 3 ................................................................................................. 70Глава 4. ИЗУЧЕНИЕ САМООРГАНИЗАЦИИ ДРЕВОВИДНЫХСОПОЛИМЕРОВ В РАСТВОРЕ И НА МЕЖФАЗНЫХ ГРАНИЦАХ ........... 714.1 Модели молекул и параметры систем........................................................... 714.2 Поведение в растворе......................................................................................
7534.2.1 Одиночные молекулы .................................................................................. 754.2.2 Агрегация в селективном растворителе..................................................... 794.3 Поведение на межфазной границе ................................................................ 834.3.1 Одиночные молекулы .................................................................................. 834.3.2 Кинетика адсорбции ....................................................................................
884.3.3 Равновесные структуры ............................................................................... 91Выводы по главе 4 ................................................................................................. 97ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ....................................................................................... 98БЛАГОДАРНОСТИ ............................................................................................ 100СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ................................................................................. 101СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ..... 102СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................... 1044ВВЕДЕНИЕАктуальность работыФункциональныеполимеры,высокочувствительныеквнешнимвоздействиям, находят все большее применение в различных областяхтехники и медицины.Значительным технологическим потенциалом обладают микрогели –макромолекулярные объекты размером от нескольких десятков нанометровдо нескольких микрон, имеющие сетчатую структуру и содержащие в себерастворитель.
Одним из важных свойств микрогелей является их способностьсущественно изменять свои размеры (набухать и коллапсировать) принезначительном изменении внешних условий (температуры, pH и др.).Благодаря этому мягкие, проницаемые и чувствительные к внешнимвоздействиям микрогели могут быть использованы для эффективнойстабилизации микро- и наноэмульсий путем адсорбции на межфазныхграницах и являются «умной» альтернативой твердым коллоидным частицам.В получаемых эмульсиях межфазные границы оказываются проницаемымидля низкомолекулярных веществ, а размер капель эмульсии, их стабильность,а также возможность разрушения эмульсий могут контролироваться извне.
Впоследнее время появилось большое количество экспериментальных работ,посвященныхстабилизационнымсвойстваммикрогелей.Однакотеоретических исследований подобных систем практически не проводилось.В частности, не до конца остается понятным, как характеристикиинтересуемых макромолекул, такие как плотность сшивки, молекулярныйвес и растворимость в разных жидкостях, влияют на их адсорбцию намежфазные границы. Помимо этого, возникает вопрос: поскольку микрогелипроницаемы, то возможно ли смешивание несовместимых жидкостей внутримикрогеля после его адсорбции на границе раздела сред?Научный интерес представляют также сополимеры с древовиднойструктурой.
Данный вид полимеров, относящийся к классу дендритных5макромолекул,отличаютсясверхразветвленныхвысокимполимеров)имолекулярнымрегулярностьювесомветвления(каку(какудендримеров). Размеры древовидных полимеров высоких генераций, ввидуих разветвленности, могут быть сравнимы с размерами микрогелей. При этомраспределение точек ветвления древовидных полимеров характеризуетсяотсутствием циклов и радиальной перколяцией, в то время как длямикрогелей характерны циклическая сетчатая структура и трехмерноераспределение сшивок. Кроме того, благодаря амфифильности сополимеровдревовидной структуры существует возможность создания систем с низкойагрегационнойспособностьюмакромолекул,котораяподавляетсявселективных растворителях за счет формирования мономолекулярныхмицелл. Рассматриваемые системы могут также использоваться в качествеэффективных стабилизаторов мелкодисперсных эмульсий ввиду высокойскорости адсорбции макромолекул на межфазные границы. Однако, несмотряна обнаруживаемые в экспериментах адсорбционные свойства молекулдревовидных сополимеров в растворе и на межфазных границах, количествоэкспериментальных работ остается небольшим, количество теоретическихработ – исчезающе малым, а само явление – малоизученным и не вполнеобоснованным.Таким образом, на основании вышеизложенного, можно заключить, чтоизучение эффектов, связанных с поведением молекул микрогелей идревовидных сополимеров в растворе и на межфазных границах, являетсяактуальной задачей.Цель и задачи исследованияЦельюмикрогелейработыиявляетсядревовидныхизучениесополимеровстабилизационныхметодамисвойствкомпьютерногомоделирования.Цель диссертационной работы достигается решением следующихзадач:61.
Изучение поведения одиночных молекул микрогелей с различнойплотностью сшивки в однокомпонентном растворителе и при адсорбции намежфазных границах двух жидкостей.2. Изучениесмешиваемостижидкостейвнутримикрогелей,адсорбированных на межфазной границе двух несмешивающихся жидкостей.3. Исследование структуры одиночных макромолекул древовидныхсополимеров с архитектурой «ядро-оболочка-корона» различной генерации врастворах и на межфазной границе.4. Изучение агрегации макромолекул древовидных сополимеров вселективном растворителе и на межфазной границе, а также сравнительныйанализ кинетики их адсорбции на межфазную границу.Научная новизна1.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
